我国盐岩储气库发展必要性浅析

惠小蓉　刘家妮　石玭　胡媛　杨雅茹

摘 要：本文从我国能源的现状出发，结合国内外能源储备的现状，阐述了我国发展能源储气库的必要性和紧迫性。通过国内外对盐岩储气库研究和应用现状的分析，对我国发展岩盐储气库的建设提出了意见和建议，对工程实际具有一定的指导意义。

关键词：盐岩储气 能源

中图分类号：TU457 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0200-011 我国能源现状

储气库的建设是伴随着战略能源储备制度的提出而产生的。目前，美国的原油储备已经接近存储能力极限，可以满足200天的使用量。日本也建立了较为完善的石油储备制度，储备至少相当于180天的原油进口量。现在，我国战略能源的储存量只有20天左右，与国际能源署规定的90天储备目标相差甚远。与发达国家相比，我国的战略能源储备制度起步较晚，发展不成熟。我国地域广阔，亟需建立符合自身特点的能源储备制度，我国的能源特点如下。

（1）能源结构不合理：2012年中国首次超越美国成为世界上最大的能源消耗国。在我国的能源结构中煤炭所占比例依旧较大，能源结构不合理。

（2）人均能源不足、对外依存度高：根据中国工程院的有关报告，预计2050年，我国一次能源的人均供给量约为2.0～2.3吨标准煤，为世界平均水平的30%～35%，人均能源量严重不足。预计到2020年我国对国外石油资源的依存度将会从2010年的40%和2012年的50%增加到2020年的60%以上，对外依存度非常高。

（3）我国能源在空间和时间上分布不均衡：我国能源产地主要分布在西部地区，主要的消费市场分布在东南沿海，在空间守丧呈现出南北不均的现象。在时间上冬季能源消耗量剧增、供不应求、价格上涨。其他时间，供需稳定，价格平稳。

2 世界上主要储气库的分布（表1）

为了应对国际上日益严峻的能源形势，美国、德国、法国都建立了大量的地下盐岩油气库群，用于国家的战略能源储备。据统计[2]，美国90%、德国50%、法国的30%的油气储备在盐岩储气库群中。由于能源储备的大量需求，我国已经在江苏金坛、湖北云应和河南在平顶山等地展开了盐岩地下储气库的兴建工作，世界上主要的储气库分布如表2所示。

3 储气库设计发展历程

随着研究和应用的深入，储气库的的设计主要经历了四个发展过程。

（1）简单应用阶段：20世纪的60年代，加拿大的科学技术人员借鉴矿山设计经验和理论对废弃盐矿进行改造，设计出世界上第一座地下能源储库。在当时没有形成专门的设计理论，储备规模很小，一般只有几万个立方左右。

（2）模型研究与应用阶段：20世纪60年代中期到70年代末期，以Dreyer教授为代表的学者通过相似性试验对不同运营条件下的盐岩储气库进行相似实验得到试验参数。此时设计的，储气库基本上没有经过严格的计算，设计都偏于保守和安全，经济性不高，溶腔的储存能力没有得到充分利用。

（3）数值模拟计算阶段：20世纪70年代末到90年代中期，该阶段以电子计算机技术和数值计算方法引入到了岩土工程领域为标志。数值计算方法的提出有利于学者建立更为复杂的、符合工程实际的几何模型，对实际的工程问题具有较高的精度。在该阶段以LUX教授为代表的学者出版了世界上第一本储气库设计方面的力学专著，并提出了相关的设计理论和准则。用该方法设计的储气库在实际工程中取得了良好的经济效益，运营的经济性较上一个阶段大为提高。

（4）基于损伤力学模型的储气库设计阶段：在这一阶段大致是从20世纪90年代中期至今。通过大量的实验研究和理论分析，人们逐渐对盐岩的损伤恢复性能有了较为清晰的认知。损伤恢复性能对降低盐岩储气库的最低内压有重大意义。在这个理论的基础上人们对储气库进行了重新的优化设计，使得储气库的运营经济性有所提高，增加了储气库的安全性。现在对损伤恢复理论的研究已经成为储气库研究的热门领域，随着这一领域在蠕变本构方面的发展和完善，储气库设计的经济型和合理性将会有进一步的提高。

4 世界主要储气库事故统计

利用地下盐岩储气库进行战略能源储备对我国的能源安全、长距离能源的平稳运输和天然气的应急调峰中发挥着重要的作用。但是在世界范围内，储气库的灾难性事故也时有发生。

5 结论

我国能源储备起步晚，基础差，在储气库的建设和研究方面与西方等发达国家还存在着较大差距。我国应该继承发达国家在能源储备和储气库设计方面的有利经验，建立符合自身特点的能源储备长期规划。结合我国的盐岩高杂质和盐层薄的特点，发展符合我国盐岩特征的蠕变本构关系。综合应用理论方法、数值方法和现场实测技术加强对储气库收敛和沉降方面的研究和监测工作，避免灾难性事故的发生，确保人民生命财产安全。

参考文献

[1] 姚伟龙，邢涛.中国能源现状与发展对策研究[J].能源研究与信息，2006（4）.

[2] 宋桂华，李国韬，温庆河，等.世界盐穴应用历史回顾与展望[J].天然气工业，2004（9）：116-118.

[3] 杨春和，李银平，陈锋.层状盐岩力学理论与工程[M].北京：科学出版社.

[4] 井文君，杨春和，陈锋，等.基于事故统计分析的盐岩地下油/气储库风险评价[J].岩土力学，2011，32（6）：1787-1793.